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Apple ha rilasciato la versione M3 dei suoi Apple Silicon a ottobre 2023. Dopo l’annuncio di Febbraio 2024 dell’accoppiata Archicad e Apple Silicon M3, è giunto il momento di approfondire questo tema. Preparatevi: quello che stiamo per esplorare potrebbe ridefinire il modo in cui lavoriamo e creiamo nel nostro ambito professionale. Vediamo le prestazioni a confronto e capiamo come queste innovazioni possono trasformare il nostro flusso di lavoro quotidiano.
Caratteristiche di Apple Silicon M3
Partiamo subito dal “ferro”: Apple Silicon M3 porta in dotazione la tecnologia costruttiva a 3 nanometri. Abituati come siamo alla “meccanica di precisione” che contraddistingue il cantiere, in cui la tolleranza di un centimetro è già tanta roba, parlare di nanometri è fuori dai nostri tipici discorsi, ma in questo caso diventa interessante perché questa particolare tecnologia consente di racchiudere un maggior numero di transistor in uno spazio più piccolo, aumentando la potenza e mantenendo alta l’efficienza energetica. Per fare un parallelo, è come avere i cavalli del motore della Fiat Uno Turbo e il consumo di una Fiat Panda moderna: insomma, tanti chilometri in allegria.
Questo è l’aspetto se vogliamo più tecnico, insieme a un’altra caratteristica, che in qualche modo conosciamo meglio perché inserita all’interno della carriera di architetto. Ci abbiamo avuto a che fare per sentito dire oppure perché ci siamo dovuti scontrare con essa e con i suoi annessi e connessi: sto parlando del Ray-tracing.
Ray-tracing e le innovazioni di M3 in Archicad
Con la stessa espressione di John Belushi in The Blues Brothers, immagino che tutti noi abbiamo esclamato “Ho visto la luce!” almeno in due casi: davanti all’immagine perfettamente renderizzata del nostro modello o mentre il nostro computer si bloccava, producendo uno strano fumo prima di terminare un rendering. E chi è l’amico che mette sempre in crisi i nostri computer? Proprio il Ray-tracing che, assieme a una nutrita compagine di tecnologie, cerca di simulare nel modo più realistico possibile il mondo intorno a noi.
Parliamo di luce, appunto. Più di tutti gli elementi, la luce permette al nostro occhio di conoscrere il mondo reale; ma è anche l’elemento che ha dato più grattacapi agli sviluppatori di software e hardware. Infatti, per farla calcolare ai computer nel miglior modo e tempo possibile, si è dovuto misurare il suo percorso tenendo in considerazione anche la strada fatta dai raggi attraverso l’interazione con le superfici.
Larghissima parte di questi calcoli è affidata alle GPU, per gli amici di vecchia data “schede grafiche”, che però in questo periodo storico stanno prendendo una via molto particolare. Nvidia ha infatti deciso di utilizzarle per il calcolo necessario alle AI, che oggi usiamo quotidianamente, ottenendo risultati impressionanti.
Per chi non se ne fosse accorto, i computer Apple con Apple Silicon non hanno in dotazione una scheda grafica dedicata: il terreno di battaglia di Apple Silicon era perciò costituito da tutti quei processori che avevano una parte interna dedicata solamente ai calcoli grafici. La battaglia era portata avanti così bene che, in qualche caso, si andava a infastidire le GPU di fascia bassa, nonostante fossero espressamente dedicate al calcolo grafico.
Le schede grafiche dedicate, oltre a essere dannatamente verticali sul calcolo grafico, hanno un altro asso nella manica: una parte della consistenza hardware è dedicata al calcolo del Ray-tracing e, per questo, viene identificata dagli addetti ai lavori come Ray-tracing Hardware.
Questo lungo discorso ha come obiettivo quello di introdurre un elemento fondamentale che contraddistingue l’M3 dalle altre versioni precedenti: il Ray-tracing Hardware (affidato al calcolo di software nel modello M2). Intuitivamente si capisce bene come il calcolo software carichi il processore, mentre la CPU viene assegnata a un chip specifico in modo da rimanere più libera di svolgere tutte le azioni necessarie al funzionamento del computer e dell’applicativo in esecuzione.
Prima di passare alla questione Ray-tracing, andiamo a dare un’occhiata alle prestazioni messe in campo dall’M3 con Archicad.
Prestazioni migliori e più veloci
Quando abbiamo annunciato Archicad nativo per Apple Silicon abbiamo visto il sostanziale incremento di prestazioni di quest'ultimo rispetto a Intel, sia sul test single-core che sul multi-core. Poiché possiamo dare per completata la transizione dei computer Mac ad Apple Silicon, Intel esce di scena. Adesso si gioca solo in casa, ricordando che il test single-core offre una scala utile a capire la velocità nelle operazioni comuni, mentre il test multi-core è utile a comprendere la velocità nelle operazioni più complesse affrontate con il computer.
Il miglior punteggio nel test single-core, rilevato ai tempi nel precedente articolo, era poco inferiore ai 2.000 punti con il Mac Mini dotato di M2 a 8 core. Oggi superiamo di poco i 3.000 punti con il MacBook Pro 16” provvisto di M3 Max (14 core CPU e 30 GPU).
Un aumento del 50%, non male direi!
Questo risultato si riflette automaticamente nell'utilizzo normale del computer e di Archicad nelle operazioni basilari come: l’apertura dei file, l’aggiornamento dei layout della documentazione e la generazione di sezioni.
Invece, per quanto riguarda il test multi-core avevamo dato un’occhiata alla versione M1 base del MacBook Air 13” che riusciva a totalizzare un punteggio di quasi 7.500 punti. Per dare un’idea del progresso, possiamo vedere come la versione base M2 sullo stesso Mac arriva a totalizzare poco più di 9.500 punti (in pratica pari al risultato del Mac Pro dotato di Intel Xeon), mentre la versione base di M3 in dote al MacBook Pro 14” supera 11.500 punti.
Fin qui, il miglioramento di prestazione del reparto CPU è fuori discussione e, visto che ci piacciono i numeri, in testa alla classifica c’è Mac Studio con M2 Ultra (24 core CPU e 60 GPU) che supera i 21.000 punti, quasi il doppio della versione base di M3.
L'Impatto dei nuovi Chip Apple sulla Renderizzazione con Archicad
Come spiegato in precedenza, Apple ha cambiato l’architettura dei suoi chip aggiungendo gli acceleratori hardware per il Ray-tracing, ma non solo. Il Mesh-shading è stato accelerato, come anche la dynamic-cache che alloca in tempo reale solo la memoria necessaria al processo in esecuzione.
Perché tutta questo discorso tecnologico interessa gli utenti di Archicad?
Perché, ad esempio, i motori di rendering come Redshift utilizzano direttamente l’hardware per il rendering, mentre prima dell’avvento di M3 questo calcolo veniva effettuato senza acceleratori.
Per capire bene di che si tratta, vi rimando a questa recensione. In particolare, in termini di tempo la renderizzazione della scena “Vultures” tramite Redshift con M2 ha impiegato 23 minuti, mentre con l’M3 l’operazione è durata all’incirca 15 minuti risparmiando, in questo modo, un terzo del tempo.
Facendo una stima con scala proporzionale dei risultati ottenuti con M3 - un valore di poco meno di tre minuti e mezzo - questo potrebbe essere il risultato ottenibile da un M3 Max. Mentre, se vogliamo spostare il paragone in area Windows, è giusto specificare (in maniera grossolana) come una RTX 6000 Ada di Nvidia richieda quasi un minuto e mezzo, mentre la RTX 4080 impieghi 1 minuto e 47 secondi facendo attenzione però a giudicare bene questi valori. Nel primo caso parliamo di GPU integrate nel chip e consumi irrisori; invece, per quanto riguarda il caso di Nvidia parliamo di schede grafiche dedicate e consumi che necessitano di una presa di corrente elettrica per i portatili.
Un altro test interessante è quello fornito da GravityMark che prevede il rendering di una scena “spaziale” con una cintura di asteroidi che ruota attorno al pianeta. Oltre al numero impressionante di poligoni, il test può essere effettuato scegliendo se usare la tecnologia “compute shader” (alias tecnologia di tipo raster), il Mesh-shading o il Ray-tracing. Questo è un aspetto importante per noi utenti di Archicad, dato che in pratica nella visualizzazione 3D del modello abbiamo la possibilità di usare tutte e tre le opzioni, in base al livello di accuratezza dei materiali che vogliamo avere nel video.
Tornando al test, l’incremento dal punto di vista del calcolo raster è modesto tra M2 ed M3 (come era lecito aspettarsi), mentre le altre due tipologie di calcolo contemporanee all'M3 vanno almeno il doppio rispetto a M2, ottenendo un incremento del 130% per il solo Ray-tracing.
Questo aumento lo possiamo toccare con mano nel momento in cui eseguiamo operazioni di rendering tramite motori di renderizzazione a disposizione di Archicad, come Cineware e Redshift.
L'efficienza di Mac per i professionisti
Le prestazioni ci sono, come abbiamo visto, ma voglio sottolineare una cosa che riguarda direttamente noi professionisti, soprattutto quelli singoli come me. Tutta questa potenza di calcolo la possiamo ottenere anche direttamente con i computer portatili, senza aver paura che diventino incandescenti, senza preoccuparci a cercare una presa elettrica per ottenere il massimo dal nostro portatile e nemmeno avendo paura che la batteria ci lasci a piedi nel mezzo del nostro flusso di lavoro.
Personalmente utilizzo un MacBook Air 13” con M2 versione base e posso dichiarare tranquillamente che il caricatore del mio portatile non entra più in borsa quando esco. La batteria è infinita pur mantenendo tutta la potenza che mi serve, arrivando a situazioni paradossali in cui il portatile diventa la “batteria tampone” del mio iPhone.
In questo senso è interessante vedere come il test Cinebench 2024 porti al massimo la CPU con calcoli Multi-core, la GPU con calcoli Ray-tracing e il Neural Engine (sì c’è anche un coprocessore dedicato ai calcoli per l’intelligenza artificiale) con Stable Diffusion, ottenendo un consumo massimo di circa 28 watt per tutte e tre le componenti.
I MacBook diventano una soluzione estremamente flessibile. In mobilità, ad esempio, consentono di lavorare ovunque, mentre in ufficio basta collegare uno schermo esterno con tastiera e mouse bluetooth e il gioco è fatto, mantenendo comunque una potenza che non ha nulla da invidiare alla classe desktop di Mac.
L'Impatto del Mesh-Shading e Ray-Tracing sui Mac
Rimane da osservare l'elefante nella stanza che, per l’occasione, porta con sé anche un fratellino. Il Ray-tracing e la Dynamic cache sono tecnologie che vengono sfruttate dal software senza bisogno di interventi da parte degli sviluppatori, mentre non si può dire la stessa cosa in merito al Mesh-shading. Rimane il fatto che l’accelerazione hardware cambia la vita a ogni professionista che lavora in ambito 3D col Mac.
L’ombra più lunga deriva proprio dall’implementazione software di questa tecnologia hardware. Uscendo dal cortile di Apple, se vediamo i risultati dei test che sfruttano le libreria Vulkan e Direct 3D 12, la strada da recuperare è molta rispetto alle altre soluzioni basate su GPU Nvidia. Molto, anzi moltissimo, del successo del Ray-tracing hardware di M3 e dei suoi successori dipenderà dall’implementazione di questa tecnologia all’interno delle soluzioni software per Mac.
AI nel Design: innovazioni e impatti
Il fratellino dell’elefante nella stanza è l’intelligenza artificiale.
Nella puntata del podcast Archicad Talks che ho registrato insieme a Emanuele Ferro di Tecnostudio, abbiamo potuto conoscere direttamente uno dei primi esempi di studio professionale che utilizza l’intelligenza artificiale direttamente nel campo della visualizzazione architettonica.
Non vi rovino la sorpresa che ascolterete nel podcast, per ora vi basti sapere che l’ingresso artificiale all’interno del workflow progettuale diventa dirompente. Questo lo abbiamo potuto verificare in prima persona nell’utilizzo di Archicad AI Visualizer e tramite l’utilizzo di altri tools di intelligenza artificiale che accelerano, e di molto, il settore della visualizzazione architettonica.
Per assurdo, alcuni di questi tools possono essere utilizzati mentre siamo seduti sul divano del salotto di casa col nostro tablet in mano, ottenendo risultati che altrimenti richiederebbero ore di lavoro.
L’accelerazione con l’intelligenza artificiale nella visualizzazione architettonica è entrata come una scure nella prima parte del nostro workflow progettuale, ma vedendo i progressi penso che farà il suo ingresso anche all’ interno, nel medio termine, nella parte finale della visualizzazione, specificatamente nei render statici finali e nelle video presentazioni dei progetti architettonici.
D’altra parte rimane centrale, a mio avviso, il software di BIM authoring (senza tirare in ballo la filosofia BIM vincente in ogni aspetto del mondo delle costruzioni) che rappresenta il portale ideale per l’accesso a tutta una serie di tecnologie, altrimenti precluse, diventando un hub tecnologico costruttivo per gli architetti che voglio affrontare a testa alta il futuro che li attende.
